CN113219469A - 超声波器件及超声波器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超声波器件及超声波器件的制造方法，使超声波器件小型化。超声波器件(1)具备：基板(110)，在第一面(110c)具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件(113)以及与振动元件(113)连接的多个电极(111、112)；保护基板(115)，在基板(110)的第一面(110c)侧与电极(111)对置，并保护设置有开口部(115a)的振动元件(113)；以及间隔件(114)，在基板(110)与基板(115)之间设置间隔，在基板(110)与保护基板(115)的层叠方向的俯视观察中，开口部(115a)在内侧包含电极(111、112)。
Description
技术领域
本发明涉及超声波器件及超声波器件的制造方法。
背景技术
以往，使用具备基板的超声波器件，上述基板具有元件和该元件的电极。例如，在专利文献1的图2A中，公开有具备具有超声波振动元件和信号电极的基板的超声波探头。
专利文献1：日本特开2019-187526号公报
然而，专利文献1的图2A的超声波探头由于将引线接合和基板在超声波振动元件的排列方向并列，而造成大型化。另外，作为现有的超声波器件，具有在与电极对置的位置设置开口部，并向该开口部插入FPC(Flexible Printed Circuits：柔性印刷电路)等的构成，但若设为这样的构成，则有时不得不使该开口部大型化，超声波器件整体的大小也会大型化。这样，具备具有元件和该元件的电极的基板的现有的超声波器件难以实现小型化。因此，本发明目的在于使超声波器件小型化。
发明内容
用于解决上述技术问题的本发明的超声波器件的特征在于，具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，并在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极。
用于解决上述技术问题的本发明的超声波器件的制造方法的特征在于，所述超声波器件具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：向所述封闭空间流入液体状态的导电性材料的工序；以及使所述导电性材料凝固的工序。
用于解决上述技术问题的本发明的超声波器件的制造方法的特征在于，所述超声波器件具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：在将布线布置为一端与所述电极连接而另一端从所述封闭空间伸出的状态的基础上，向所述封闭空间流入液体状态的非导电性材料的工序；以及使所述非导电性材料凝固的工序。
附图说明
图1是表示作为本发明的超声波器件的一例的实施例1的超声波传感器的示意图。
图2是图1的超声波传感器的收发部中的振动元件周边的示意剖视图。
图3是表示在图1的超声波传感器的收发部中的振动元件周边省略一部分的构成部件的示意剖视图。
图4是表示在图1的超声波传感器的收发部中的振动元件周边省略一部分的构成部件的示意俯视图。
图5是表示在实施例2的超声波传感器的收发部中的振动元件周边省略一部分的构成部件的示意俯视图。
图6是实施例3的超声波传感器的收发部中的振动元件周边的示意剖视图。
图7是表示在参考例的超声波传感器的收发部中的振动元件周边省略一部分的构成部件的示意剖视图。
图8是表示在参考例的超声波传感器的收发部中的振动元件周边省略一部分的构成部件的示意俯视图。
附图标记说明
1…超声波传感器(超声波器件)；100…收发部；110…基板；110a…振动板；110b…出入口；110c…第一面；111…第一电极；112…第二电极；113…振动元件；113A…发送元件；113B…接收元件；114…间隔件；115…保护基板；115a…开口部；116…非导电性树脂；117…布线；118…导电性树脂；119…开口；200…计时器；O…对象物。
具体实施方式
首先，示意性地说明本发明。
用于解决上述技术问题的本发明的第一方面的超声波器件的特征在于，具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极。
根据本方面，具备：保护基板，在与电极对置的位置设置有开口部；以及间隔件，位于基板与保护基板之间，在俯视观察中开口部在内侧包含电极。因此，例如通过向该封闭空间流入导电性材料、在将布线布置为一端与电极连接且另一端从封闭空间伸出的状态的基础上流入非导电性材料等，能够将该封闭空间形成为紧凑的电极端子。因此，能够使超声波器件小型化。
本发明的第二方面的超声波器件在所述第一方面中，其特征在于，与所述电极电连接的布线被所述基板、所述电极、所述间隔件以及所述保护基板包围，所述布线为导电性树脂。
根据本方面，由于布线为导电性树脂，而能够简单地将该封闭空间形成为紧凑的电极端子。
本发明的第三方面的超声波器件在所述第一方面中，其特征在于，与所述电极电连接的布线被所述基板、所述电极、所述间隔件以及所述保护基板包围，所述布线的一端与所述电极电连接，在所述布线与所述基板、所述间隔件以及所述保护基板之间设置有非导电性树脂。
根据本方面，具有非导电性树脂以及一端与电极连接的布线。因此，能够将该布线形成为紧凑的电极端子。
本发明的第四方面的超声波器件在所述第二或第三方面中，其特征在于，所述布线在所述基板与所述保护基板重叠的方向上从所述保护基板的与所述基板侧相反方向一侧突出。
根据本方面，布线在基板与保护基板重叠的方向上从保护基板的与基板侧相反方向一侧突出。因此，例如能够抑制在从基板侧收发超声波的构成中布线成为障碍。
本发明的第五方面的超声波器件在所述第一方面至第四方面中的任一方面中，其特征在于，在所述基板与所述保护基板重叠的方向上，所述间隔件与所述电极交叠。
根据本方面，间隔件设置为与电极交叠的配置。因此，相比于设置为间隔件不与电极交叠的配置的构成，能够在与基板和保护基板重叠的方向交叉的方向上紧凑地构成超声波器件。
本发明的第六方面的超声波器件在所述第一方面至第五方面中的任一方面中，其特征在于，所述间隔件由感光性树脂形成。
根据本方面，能够使用感光性树脂简单且高精度地构成间隔件。
本发明的第七方面的超声波器件的制造方法的特征在于，所述超声波器件具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：向所述封闭空间流入液体状态的导电性材料的工序；以及使所述导电性材料凝固的工序。
根据本方面，通过向封闭空间流入导电性材料，从而能够将该封闭空间形成为紧凑的电极端子。因此，能够使超声波器件小型化。
本发明的第八方面的超声波器件的制造方法的特征在于，所述超声波器件具备：基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；保护基板，在所述基板的所述第一面侧与所述电极对置并保护设置有开口部的所述振动元件；以及间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：在将布线布置为一端与所述电极连接且另一端从所述封闭空间伸出的状态的基础上，向所述封闭空间流入液体状态的非导电性材料的工序；以及使所述非导电性材料凝固的工序。
根据本方面，通过在将布线布置为一端与电极连接且另一端从封闭空间伸出的状态的基础上流入非导电性材料，能够将该封闭空间形成为紧凑的电极端子。因此，能够使超声波器件小型化。
以下，参照附图来说明本发明所涉及的实施方式。
实施例1
首先，参照图1至图4来说明作为本发明的超声波器件的一例的实施例1的超声波传感器1。需要说明的是，本实施例的超声波器件是超声波传感器，但本发明并不限定于超声波传感器。在此，在图2至图4中，将大致平板状的收发部100放置在水平面时，将图4所表示的状态设为俯视图。并且，在图2至图4中，图中的X轴方向为水平方向，Y轴方向为水平方向并且是与X轴方向正交的方向，Z轴方向为铅垂方向。
如图1所示，超声波传感器1具备收发部100，该收发部100通过向发送方向D1发送超声波且被对象物O反射，而接收向接收方向D2移动的超声波。收发部100具备：作为振动元件113的发送元件113A，通过振动而产生超声波；以及接收元件113B，是与发送元件113A同样的构成且接收从发送元件113A发送来的超声波。作为振动元件113的发送元件113A及接收元件113B均设为相同形状，具体而言，构成为图2所示的结构。
另外，如图1所示，超声波传感器1具备测量直到接收到从收发部100发送的超声波为止的时间的计时器200。超声波传感器1能够基于由计时器200测量的时间，测量从超声波传感器1至对象物O的距离Lo。
接下来，说明收发部100中的振动元件113的周边部分的具体的构成。如图2所示，收发部100具备基板110，该基板110在振动板110a的第一面110c具有振动元件113以及作为与振动元件113连接的多个电极的第一电极111及第二电极112。另外，还具备保护振动元件113的保护基板115，该保护基板115相对于基板110设置在第一面110c侧，并且在与第一电极111及第二电极112对置的位置设置有开口部115a。另外，还具备在基板110与保护基板115之间设置间隔的间隔件114。
在此，在图3中，为了易于理解收发部100中的振动元件113的周边部分的构成，省略振动元件113、振动板110a、后述的导电性树脂118等，并且将整体简化加以示出。而且，图4是图3的俯视图。如图4所示，在基板110与保护基板115的层叠方向的俯视观察中，开口部115a在内侧包含第一电极111及第二电极112。需要说明的是，在图3及图4中表示出两个开口部115a，但图3及图4的右侧的开口部115a为仅包含第一电极111的状态的开口119。并且，图3及图4的左侧的开口部115a为仅包含第二电极112的状态的开口119。即，开口部115a为仅包含多个电极中的一个的状态的开口119。
另外，如图2所示，在开口119中具有导电性树脂118。当进行其它表述时，本实施例的超声波传感器1中的布线为导电性树脂118。详细而言，通过执行向开口119流入作为液体状态的导电性材料的导电性树脂118的工序以及使该导电性树脂118凝固的工序，而形成与电极电连接的导电性材料从开口部115a突出的构成。
因此，本实施例的超声波传感器1将开口119作为紧凑的电极端子。因此，本实施例的超声波传感器1通过具有这样的构成的收发部100，从而成为小型化的超声波器件。
特别是，如图2所示，本实施例的超声波传感器1中，导电性树脂118从开口部115a凸起，因此，将从开口部115a凸起的导电性树脂118作为使用便利性良好且紧凑的电极端子。
另外，如图2至图3所示，在本实施例的超声波传感器1中，间隔件114设置为承载于第一电极111或第二电极112的配置。即，在基板110与保护基板115重叠的方向上，间隔件114与电极交叠。因此，相比于设置为间隔件114不与电极交叠的配置的构成，本实施例的超声波传感器1成为在与作为基板110与保护基板115重叠的方向的Z轴方向交叉的方向上得以实现小型化的超声波器件。
本实施例的间隔件114由感光性树脂形成，并且使用感光性树脂简单且高精度地构成间隔件114。不过，间隔件114的构成材料不作特别限定。
如图4所示，本实施例的开口部115a在俯视观察下为矩形。不过，不限定于这样的构成。例如，开口部115a在俯视观察下也可以为圆形或椭圆形等。开口部115a在俯视观察下为圆形或椭圆形时，间隔件114也可以设为在俯视观察下为圆形或椭圆形的环形状。
在本实施例的超声波传感器1中，如图2至图4所示，在俯视观察下开口部115a的位置与间隔件114的端部的位置对准。不过，不限定于这样的构成。例如，在俯视观察下，开口部115a的位置也可以位于间隔件114的端部的位置的内侧。
在本实施例的超声波传感器1中，基板110与间隔件114、以及保护基板115与间隔件114直接连接。不过，不限定于这样的构成。例如，基板110与间隔件114、以及保护基板115与间隔件114也可以通过粘接剂等间接地连接。
另外，如图2所示，本实施例的超声波器件为超声波传感器1，因此在基板110设置有超声波的出入口110b。然而，根据应用本发明的超声波器件的不同，也可以为不具有这样的出入口110b的构成等。
在此，使用图7及图8来说明作为现有的通常的超声波器件的参考例的超声波传感器中的电极端子的一例。如图7及图8所示，在参考例的超声波传感器中，在俯视观察下以包含多个电极的方式设置开口部115a。在这样的构成中，例如，为了形成不使第一电极111与第二电极112短路且确保第一电极111与第二电极112连接的电极端子，而具有使形成电极端子的部分大型化的倾向。具体而言，例如，有时不得不设置用于插入FPC(FlexiblePrinted Circuits：柔性印刷电路)的插入机构、用于固定FPC的固定机构等，会使电极端子的形成部分大型化。
第一电极111、第二电极112具有导电性即可，对其材料不加以限制。作为第一电极111、第二电极112的材料，例如能够使用铂(Pt)、铱(Ir)、金(Au)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、不锈钢等金属材料、氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)等氧化锡系导电材料、氧化锌系导电材料、钌酸锶(SrRuO3)、镍酸镧(LaNiO3)、元素掺杂钛酸锶等氧化物导电材料、导电性聚合物等。
振动元件113能够由压电体层等形成，但作为压电体层，能够使用具代表性的锆钛酸铅(PZT)系的钙钛矿构造(ABO3型构造)的复合氧化物。据此，易于确保振动元件113的位移量。
另外，作为压电体层，也可以使用不含铅的钙钛矿构造(ABO3型构造)的复合氧化物。据此，能够使用对环境的负荷少的非铅系材料来实现超声波传感器1。
作为这样的非铅系的压电材料，例如可举出包含铁酸铋(BFO；BiFeO3)的BFO系材料。在BFO中，Bi位于A晶位，铁(Fe)位于B晶位。也可以在BFO中添加其它元素。例如，也可以在BFO中添加选自锰(Mn)、铝(Al)、镧(La)、钡(Ba)、钛(Ti)、钴(Co)、铈(Ce)、钐(Sm)、铬(Cr)、钾(K)、锂(Li)、钙(Ca)、锶(Sr)、钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、锌(Zn)、镨(Pr)、钕(Nd)、铕(Eu)中的至少一种元素。
另外，作为非铅系压电材料的另一例，可举出包含铌酸钾钠(KNN；KNaNbO3)的KNN系材料。也可以在KNN中添加其它元素。例如，也可以在KNN中添加选自锰(Mn)、锂(Li)、钡(Ba)、钙(Ca)、锶(Sr)、锆(Zr)、钛(Ti)、铋(Bi)、钽(Ta)、锑(Sb)、铁(Fe)、钴(Co)、银(Ag)、镁(Mg)、锌(Zn)、铜(Cu)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)、镍(Ni)、铝(Al)、硅(Si)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)及铕(Eu)中的至少一种元素。
在钙钛矿构造的复合氧化物中，包括因缺少或过剩而造成偏离化学量上的组成的复合氧化物、元素的一部分被其它元素置换的复合氧化物。即，在限定为取得钙钛矿构造时，容许晶格不整合、因缺少氧等引起的不可避免的组成的偏离，当然也容许元素的一部分被置换等。
实施例2
接下来，参照图5来说明实施例2的超声波传感器。需要说明的是，图5是与实施例1的超声波传感器1中的图4对应的图，并且在图5中，与上述实施例1相同的构成部件以相同的附图标记示出，省略详细的说明。在此，本实施例的超声波传感器具有与上述所说明的实施例1的超声波传感器1同样的特征，并且除了下述所说明的地方以外，设为与实施例1的超声波传感器1同样的构成。具体而言，除了收发部100的构成以外，设为与实施例1的超声波传感器1同样的构成。
如图4所示，实施例1的超声波传感器1中的收发部100设置为在俯视观察下间隔件114完全承载于第一电极111或第二电极112的配置，伴随于此，开口部115a及开口119也在俯视观察下完全配置在第一电极111或第二电极112上。
另一方面，如图5所示，本实施例的超声波传感器中的收发部100设置为在俯视观察下仅间隔件114的一部分承载于第一电极111或第二电极112的配置，伴随于此，开口部115a及开口119也在俯视观察下仅一部分配置在第一电极111或第二电极112上。开口部115a及开口119在俯视观察下完全配置在第一电极111或第二电极112上的构成抑制接触点不良的效果较高。然而，有时开口部115a及开口119在俯视观察下仅一部分配置在第一电极111或第二电极112上的构成能够使第一电极111或第二电极112紧凑，在这样的情况下，有时能够使超声波传感器比实施例1的超声波传感器1更进一步小型化。
实施例3
接下来，参照图6来说明实施例3的超声波传感器。需要说明的是，图6是与实施例1的超声波传感器1中的图2对应的图，并且在图6中，与上述实施例1及实施例2相同的构成部件以相同的附图标记示出，省略详细的说明。在此，本实施例的超声波传感器具有与上述说明的实施例1及实施例2的超声波传感器1同样的特征，并且除了下述所说明的地方以外，设为与实施例1及实施例2的超声波传感器1同样的构成。具体而言，除了收发部100的构成以外，设为与实施例1及实施例2的超声波传感器1同样的构成。
如图6所示，本实施例的超声波传感器在开口119具有非导电性树脂116和布线117，该布线117的一端与第一电极111或第二电极112连接并且另一端从开口119伸出。当进行其它表述时，与电极电连接的布线117被基板110、电极、间隔件114以及保护基板115包围，布线117的一端与电极电连接，布线117与基板110、间隔件114及保护基板115之间设置有非导电性树脂116。详细而言，通过执行在将布线117布置为一端与第一电极111或第二电极112连接且另一端从开口119伸出的状态的基础上，向开口119流入作为液体状态的非导电性材料的非导电性树脂116的工序以及使非导电性树脂116凝固的工序，从而使布线117兼具电极端子的作用。本实施例的超声波传感器通过设为这样的构成，而将布线117形成为紧凑的电极端子。
关于本实施例的超声波传感器，当从另一观点来进行说明时，如图6所示，在本实施例的超声波传感器中，布线117在与Z轴方向交叉的方向上被间隔件114及保护基板115包围。因此，布线117不易从基板110脱落。
另外，如图6所示，在本实施例的超声波传感器中，在Z轴方向上，布线117从保护基板115的与基板110侧相反方向一侧突出。通过设为这样的构成，能够抑制在基板110侧具有出入口110b且从基板110侧收发超声波的构成中布线117成为障碍。
本发明不限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内可以通过各种构成来实现。为了解决一部分或全部上述技术问题，或者为了达成一部分或全部上述效果，与发明内容栏中所记载的各方面中的技术特征对应的实施例中的技术特征可以适当进行替换、组合。另外，若该技术特征在本说明书中未说明为必须的，则可以适当删除。
Claims (8)
1.一种超声波器件，其特征在于，具备：
基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；
保护基板，与所述第一面对置配置，并在与所述电极对置的位置设置有开口部；以及
间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，
在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极。
2.根据权利要求1所述的超声波器件，其特征在于，
与所述电极电连接的布线被所述基板、所述电极、所述间隔件以及所述保护基板包围，
所述布线的一端与所述电极电连接，
在所述布线与所述基板之间、所述布线与所述间隔件之间以及所述布线与所述保护基板之间分别设置有非导电性树脂。
3.根据权利要求2所述的超声波器件，其特征在于，
所述布线为导电性树脂。
4.根据权利要求2或3所述的超声波器件，其特征在于，
所述布线在所述基板与所述保护基板重叠的方向上从所述保护基板的与所述基板对置的面的相反的面突出。
5.根据权利要求1所述的超声波器件，其特征在于，
在所述基板与所述保护基板重叠的方向上，所述间隔件与所述电极交叠。
6.根据权利要求1所述的超声波器件，其特征在于，
所述间隔件由感光性树脂形成。
7.一种超声波器件的制造方法，其特征在于，
所述超声波器件具备：
基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；
保护基板，与所述第一面对置配置，并在与所述电极对置的位置设置有开口部；以及
间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，
在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，
在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：
向封闭空间流入液体状态的导电性材料的工序；以及
使所述导电性材料凝固的工序。
8.一种超声波器件的制造方法，其特征在于，
所述超声波器件具备：
基板，在第一面具有通过振动而产生超声波的一个以上振动元件以及与所述振动元件连接的多个电极；
保护基板，与所述第一面对置配置，并在与所述电极对置的位置设置有开口部；以及
间隔件，在所述基板与所述保护基板之间设置间隔，
在所述基板与所述保护基板的层叠方向的俯视观察中，所述开口部在内侧包含所述电极，
在所述超声波器件的制造方法中，执行以下的工序：
在将布线布置为一端与所述电极连接而另一端从所述封闭空间伸出的状态的基础上，向封闭空间流入液体状态的非导电性材料的工序；以及
使所述非导电性材料凝固的工序。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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